一种氮掺杂空心碳球/二氧化锰复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种氮掺杂空心碳球/二氧化锰复合材料及其制备方法和应用，属于纳米材料制备技术领域。该氮掺杂空心碳球/二氧化锰复合材料的制备方法，包括如下步骤：制备Mn‑MOF、制备Mn‑MOF@SiO<subgt;2</subgt;、制备氮掺杂空心碳球/二氧化锰。本发明专利技术公开的氮掺杂空心碳球/二氧化锰复合材料，空心碳球的结构设计实现了对单质硫的有效空间限域，不仅提升了硫的存储量，而且增加了电池的理论比容量。氮元素的掺杂增强了对多硫化物的化学吸附能力，有效抑制了穿梭效应，从而减缓了电池性能的衰减。二氧化锰的复合进一步增强了对多硫化物穿梭的抑制作用，显著提升了电池的循环稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纳米材料制备，具体涉及一种氮掺杂空心碳球/二氧化锰复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

1、随着全球对绿色和可持续能源技术的需求不断增长，新能源存储与转换器件的研发已成为科研和工业界关注的焦点。在众多新能源存储技术中，锂硫电池因其潜在的高能量密度、低成本和丰富的硫资源而被视为下一代可充电电池技术的有力候选者。

2、锂硫电池的理论比能量远高于目前商业化的锂离子电池，单质硫作为正极材料，提供了8-10倍于传统正极材料的理论比容量。这一特性使得锂硫电池在电动汽车、大规模储能系统等领域具有巨大的应用潜力。然而，锂硫电池的商业化进程仍面临诸多技术挑战。其中，正极材料的性能是制约锂硫电池发展的主要瓶颈。在锂硫电池充放电过程中，多硫化锂(lips)在有机液体电解质中的“穿梭效应”是一个关键问题。这种效应导致活性物质硫的损失，增加了电解液的粘度，恶化了电池的反应界面，从而引起电池性能的快速衰减。

技术实现思路

1、本专利技术的目的是提供一种氮掺杂空心碳球/二氧化锰复合材料及其制备方法和应用，该氮掺本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种氮掺杂空心碳球/二氧化锰复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，将MnCl2·4H2O和2,5-二羟基对苯二甲酸溶解于DMF溶液中，200-400W，20-40kHz超声处理5-10min，100-135℃加热12-24h，3000-5000rpm/min离心5-10min收集沉淀，40-60℃烘箱中干燥6-12h，得到Mn-MOF。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，将步骤S1得到的Mn-MOF分散于去离子水中，依次加入十六烷基三甲基氯化铵和质量分数为25％-28％...

【技术特征摘要】

1.一种氮掺杂空心碳球/二氧化锰复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，将mncl2·4h2o和2,5-二羟基对苯二甲酸溶解于dmf溶液中，200-400w，20-40khz超声处理5-10min，100-135℃加热12-24h，3000-5000rpm/min离心5-10min收集沉淀，40-60℃烘箱中干燥6-12h，得到mn-mof。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中，将步骤s1得到的mn-mof分散于去离子水中，依次加入十六烷基三甲基氯化铵和质量分数为25％-28％的氨水，200-400w，20-40khz超声处理0.5-1h，逐滴加入四乙氧基硅烷，400-800rpm/min搅拌6-12h，3000-5000rpm/min离心5-10min收集沉淀，干燥得到mn-mof@sio2。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s3中，在惰性气体保护下，将盐酸多巴胺溶解于ph为8.5的tris缓冲溶液中，加入步骤s2制备得到的mn-mof@sio2，400-800rpm/min搅拌0.5-1h后暴露于空气...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡世昌，张寒露，冯亚刚，段磊，
申请(专利权)人：河南工业大学，
类型：发明
国别省市：